半導体ポリマーの結晶化促進により有機太陽電池の高効率化に成功

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2023-02-28 東京大学

半導体ポリマーの結晶化促進により有機太陽電池の高効率化に成功
本研究で用いた半導体ポリマー、PTzBTとPTzBTEの化学構造。PTzBTEはポリマー主鎖の硫黄原子と側鎖のエステル基の酸素との間に非結合性相互作用があるため、より剛直な構造となる。


高分子化学専攻の 大北英生 教授、KIM Hyung Do 助教は、広島大学の 尾坂格 教授、斎藤慎彦 助教、高輝度光科学研究センターの 小金澤智之 主幹研究員らとの共同研究チームで、有機薄膜太陽電池(OPV)の発電材料である有機半導体の高結晶化によりエネルギー変換効率を向上させることに成功しました。

『塗って作れる』次世代の太陽電池であるOPVは、カーボンニュートラル実現に向けて重要な太陽光発電技術として近年注目されています。OPVの実用化には、エネルギー変換効率の向上が大きな課題の一つです。そのためには、発電層に用いる有機半導体を結晶化させることが重要です。今回、共同研究チームは、広島大学の研究グループが開発した2種類のp型有機半導体(半導体ポリマー)と、4種類のn型有機半導体を用い、それぞれを組み合わせて作製したOPVの発電特性を系統的に調査することで、どのような性質をもったp型とn型有機半導体を混合すればうまく結晶化するのか見出すことに成功しました。その結果、うまく結晶化した半導体ポリマーを用いたOPVは、結晶化できなかった半導体ポリマーを用いたOPVに比べて約2倍高い変換効率を示すことを見出しました。

本研究成果は、2023年2月23日(木)8時(日本時間)にWiley社の科学誌「Advanced Energy Materials」にオンライン掲載されました。

研究詳細≫

研究者情報

大北英生
KIM HYUNGDO

書誌情報

タイトル
“Interplay Between π-Conjugated Polymer Donors and Acceptors Determines Crystalline Order of Their Blends and Photovoltaic Performance”

著者
Kodai Yamanaka, Masahiko Saito, Tomoyuki Koganezawa, Hayato Saito, Hyung Do Kim, Hideo Ohkita, Itaru Osaka.

掲載誌
Advanced Energy Materials

DOI
10.1002/aenm.202203443

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